(57)【要約】【課題】容易に高速回転が得られ回転特性も良く、さらに、構造が簡単であり小型のマイクロマシン化が可能な回転駆動装置を提供する。【解決手段】円周面を備えたロータ１２０を、前記円周面との間に所要のクリアランスを有するステータ１１０の円周面に沿って回転させる回転駆動方法である。ステータ１１０またはロータ１２０の半径方向外方または内方で、ロータ１２０に回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周面を備えたロータを、前記円周面との間に所要のクリアランスを有するステータの円周面に沿って回転させる回転駆動方法であって、
前記ステータまたは前記ロータの半径方向外方または内方で、前記ロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させることを特徴とする回転駆動方法。
【請求項２】
前記ロータの前記円周面は外周面であり、前記ステータの前記円周面は内周面であることを特徴とする請求項１記載の回転駆動方法。
【請求項３】
前記ロータの前記円周面は内周面であり、前記ステータの前記円周面は外周面であることを特徴とする請求項１記載の回転駆動方法。
【請求項４】
前記ロータに、前記回転方向の位相角度に応じた位相差を有する引力または斥力を作用させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の回転駆動方法。
【請求項５】
円周面を備えたステータと、
前記ステータの前記円周面との間に所要のクリアランスを有する円周面を備えたロータと、
前記ステータまたは前記ロータの半径方向外方または内方において、前記ロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項６】
円周状の内周面を備えたステータと、
前記ステータの前記内周面との間に所要のクリアランスを有する円周状の外周面を備えたロータと、
前記ステータの半径方向外方または前記ロータの半径方向内方において、前記ロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項７】
円周状の外周面を備えたステータと、
前記ステータの前記外周面との間に所要のクリアランスを有する円周状の内周面を備えたロータと、
前記ロータの半径方向外方または前記ステータの半径方向内方において、前記ロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項８】
前記複数の駆動部材は、前記ロータの回転方向に沿って相互に任意の角度を挟んで配置され、当該角度に応じた位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項９】
前記複数の駆動部材は、前記ロータの回転方向に沿って相互にπ／２の角度を挟んで配置され、当該角度に応じたπ／２の位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１０】
前記複数の駆動部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１１】
前記各駆動部材は、電磁力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な電磁力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１２】
前記各駆動部材は、静電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な静電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１３】
前記各駆動部材は、圧電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な圧電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１４】
前記各駆動部材は、光圧力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光圧力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１５】
前記各駆動部材は、光起電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光起電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１６】
前記各駆動部材は、熱応力（熱膨張）を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な熱応力（熱膨張）駆動部材で構成されることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１７】
前記ロータが回転している状態で、回転速度を加速または減速させる加速／減速部材をさらに備えたことを特徴とする請求項５〜１６のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１８】
前記加速／減速部材は、前記ロータの一部の領域が有する磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場と、逆の極性の磁場または電場とを切り換えて発生可能な磁極または電極を備え、
前記ロータの前記領域が前記加速／減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする請求項１７記載の回転駆動装置。
【請求項１９】
前記加速／減速部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする請求項１７または請求項１８記載の回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、サイクロイド動作を利用した回転駆動方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転駆動装置はステータ板に固定された保持筒の内側に軸受を保持し、その外周に磁芯コアを取付けてこれに複数の駆動コイルを巻き、ロータケースに固定したロータマグネットでその磁芯コアを囲むようにしてロータ軸を軸受に軸支させ、ロータケースの外周部に位置検出センサを配置した構成を有していた。
【特許文献１】特開平９−３２２５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述のような回転駆動装置では磁芯コアを囲むようにしてマグネットが配置されるため小型化が難しいという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能であり、しかも、容易に高速回転が得られ回転特性も良い回転駆動方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の請求項１に係る回転駆動方法は、円周面を備えたロータを、前記円周面との間に所要のクリアランスを有するステータの円周面に沿って回転させる回転駆動方法であって、前記ステータまたは前記ロータの半径方向外方または内方で、前記ロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させることを特徴とする。
【０００６】
この発明の請求項２に係る回転駆動方法は、請求項１記載の回転駆動方法において、前記ロータの前記円周面は外周面であり、前記ステータの前記円周面は内周面であることを特徴とする。
【０００７】
この発明の請求項３に係る回転駆動方法は、請求項１記載の回転駆動方法において、前記ロータの前記円周面は内周面であり、前記ステータの前記円周面は外周面であることを特徴とする。
【０００８】
この発明の請求項４に係る回転駆動方法は、請求項１〜３のいずれか１項記載の回転駆動方法において、前記ロータに、前記回転方向の位相角度に応じた位相差を有する引力または斥力を作用させることを特徴とする。
【０００９】
この発明の請求項５に係る回転駆動装置は、円周面を備えたステータと、前記ステータの前記円周面との間に所要のクリアランスを有する円周面を備えたロータと、前記ステータまたは前記ロータの半径方向外方または内方において、前記ロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明の請求項６に係る回転駆動装置は、円周状の内周面を備えたステータと、前記ステータの前記内周面との間に所要のクリアランスを有する円周状の外周面を備えたロータと、前記ステータの半径方向外方または前記ロータの半径方向内方において、前記ロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明の請求項７に係る回転駆動装置は、円周状の外周面を備えたステータと、前記ステータの前記外周面との間に所要のクリアランスを有する円周状の内周面を備えたロータと、前記ロータの半径方向外方または前記ステータの半径方向内方において、前記ロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明の請求項８に係る回転駆動装置は、請求項５〜７のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記ロータの回転方向に沿って相互に任意の角度を挟んで配置され、当該角度に応じた位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項９に係る回転駆動装置は、請求項５〜７のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記ロータの回転方向に沿って相互にπ／２の角度を挟んで配置され、当該角度に応じたπ／２の位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項１０に係る回転駆動装置は、請求項５〜９のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。
【００１５】
この発明の請求項１１に係る回転駆動装置は、請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、電磁力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な電磁力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１６】
この発明の請求項１２に係る回転駆動装置は、請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、静電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な静電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１７】
この発明の請求項１３に係る回転駆動装置は、請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、圧電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な圧電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項１４に係る回転駆動装置は、請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光圧力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光圧力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１９】
この発明の請求項１５に係る回転駆動装置は、請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光起電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光起電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００２０】
この発明の請求項１６に係る回転駆動装置は、請求項５〜１０のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、熱応力（熱膨張）を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な熱応力（熱膨張）駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００２１】
この発明の請求項１７に係る回転駆動装置は、請求項５〜１６のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記ロータが回転している状態で、回転速度を加速または減速させる加速／減速部材をさらに備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明の請求項１８に係る回転駆動装置は、請求項１７記載の回転駆動装置において、前記加速／減速部材は、前記ロータの一部の領域が有する磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場と、逆の極性の磁場または電場とを切り換えて発生可能な磁極または電極を備え、前記ロータの前記領域が前記加速／減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする。
【００２３】
この発明の請求項１９に係る回転駆動装置は、請求項１７または請求項１８記載の回転駆動装置において、前記加速／減速部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は以上のように、円周面を備えたロータを、前記円周面との間に所要のクリアランスを有するステータの円周面に沿って回転させる回転駆動方法であって、前記ステータまたは前記ロータの半径方向外方または内方で、前記ロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させるように構成したので、容易に高速回転が得られ回転特性も良く、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、この発明による回転駆動装置の第１の実施形態を示す概略的平面図、図２は概略的縦断面図であり、この回転駆動装置１０１の動作原理について説明する。
【００２７】
この回転駆動装置１０１は、ステータ１１０は円筒状の皿形状をしており、その上にロータ１２０が置かれている。ロータ１２０はＸＹ平面状を自由に動くものであり、Ｚ軸を中心に回転可能である。
【００２８】
また、ロータ１２０の底面とステータ１１０との摩擦は考えないものとする。具体的には、ロータ１２０は、図２では原理説明のため肉厚に示してあるが、実際には薄肉軽量であることが好ましく、理想的には、何らかの流体に浮いているようなものであることが望ましい。
【００２９】
ステータ１１０の外側には、Ｘ軸とＹ軸の延長線上に駆動部材１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが設けてある。これらの駆動部材１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄは、ステータ１１０の中心を中心とする９０度の角度で配置されており、各駆動部材を作動させると、ロータ１２０を吸引もしくは反発することができる。
【００３０】
例えば、駆動部材１１５ａをＵｘ＝Ｕｘ０ ｓｉｎωｔで作動させ、駆動部材１１５ｂをＵｙ＝Ｕｙ０  ｃｏｓωｔで作動させる。これらの合成成分Ｕは
Ｕ＝Ｕｘ＋Ｕｙ＝Ｕｘ０ ｓｉｎωｔ＋Ｕｙ０ ｃｏｓωｔ
となる。ここで、
Ｕｘ０＝Ｕｙ０＝Ｕ０
であるとき、
Ｕ＝Ｕ０（ｓｉｎωｔ＋ｃｏｓωｔ）
となり、ロータは真円運動つまり回転することがわかる。
【００３１】
すなわち、この回転駆動装置１０１は、以上のような動作原理を利用して回転駆動を実現する。
【００３２】
つぎに、図３〜図７を用いて、４つの駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを順番に作動させることで、回転駆動装置１０１のロータ１２０が回転することについて説明する。ロータ１２０の外径とステータ１１０の内径の摩擦係数が１であると仮定する。
【００３３】
まず、図３に示すように、駆動部材１１５ａを作動させると、ロータ１２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ１２０に（１）という点があるとする。
【００３４】
つぎに、図４に示すように、駆動部材１１５ｂを作動させると、ロータ１２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ１２０の外径がステータ１１０の内径に沿って公転することで、図３で（１）にあった点は、（２）の位置に移動する。
【００３５】
つぎに、図５に示すように、駆動部材１１５ｃを作動させると、ロータ１２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ１２０の外径がステータ１１０の内径に沿って公転することで、図４で（２）にあった点は、（３）の位置に移動する。
【００３６】
つぎに、図６に示すように、駆動部材１１５ｄを作動させると、ロータ１２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ１２０の外径がステータ１１０の内径に沿って公転することで、図５で（３）にあった点は、（４）の位置に移動する。
【００３７】
つぎに、図７に示すように、駆動部材１１５ａを再び作動させると、ロータ１２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ１２０の外径がステータ１１０の内径に沿って公転することで、図６で（４）にあった点は、（５）の位置に移動する。
【００３８】
つまり、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを順番に作動させてロータ１２０を１回転公転させると、
２π＊（ステータの内径）／（ロータの外径）−２π
の角度を自転することになる［単位はｒａｄ］。
【００３９】
すなわち、角運動保存の法則および摩擦により、ロータ１２０の自転が発生することが理解される。
【００４０】
なお、これらの点の位置（１）〜（５）は、便宜的に図示するものであり、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを順番に作動させたときの正確な位置を示すものではない。
【００４１】
このような駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、電磁力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する電磁力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを電磁石で構成し、ロータ１２０を磁性体で構成することにより、電磁力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄに通電した時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向に吸引することができる。
【００４２】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、静電力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する静電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは電極で構成し、ロータ１２０を絶縁体または誘電体で構成することにより、静電力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄに通電した時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
【００４３】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、圧電力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する圧電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは圧電素子で構成し、ステータ１１０を介さずにロータ１２０に直接接触させることで、圧電力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向の逆方向に反発させることができる。
【００４４】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、光圧力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する光圧力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄはフォトンプレッシャー排出装置で構成することで、光圧力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向の逆方向に反発させることができる。
【００４５】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、光起電力を用いてロータ１２０に駆動力を発生する光起電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄはレーザー排出装置で構成し、ロータ１２０にはフォトダイオードにより起電力を発生させる構成にすることで、光起電力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
【００４６】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、熱応力（熱膨張）を用いてロータ１２０に駆動力を発生する熱応力（熱膨張）駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは熱源で構成し、ステータ１１０を介さずにロータ１２０に直接接触させロータ１２０に熱応力（熱膨張）を加えることで、熱応力（熱膨張）駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、ロータ１２０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向の逆方向に反発させることができる。
【００４７】
このような駆動部材１１５ａ〜１１５ｄをそれぞれ９０°の位相差で作動させることにより、ロータ１２０にＸ軸方向にＭｘ１、Ｙ軸方向にＭｙ１、Ｘ軸方向にＭｘ２、Ｙ軸方向にＭｙ２をそれぞれ発生させることができる。そして、ロータ１２０にＭｘ１，Ｍｙ１，Ｍｘ２，Ｍｙ２を順に発生させることで、ロータ１２０はＺ軸を回転軸として回転することとなる。
【００４８】
このような駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを作動させる入力波形は図８に示すような矩形波（パルス波形）を用いることができる。ここで、図８も参照してロータ１２０の回転方向にて説明する。
【００４９】
まず、図８（ａ）に示すように、第１の駆動部材１１５ａを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材１１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材１１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第４の駆動部材１１５ｄを作動させたときは、ロータ１２０には、Ｘ軸上モーメントＭｘ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ１が、さらにＸ軸上モーメントＭｘ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ２が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図２に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起される。すなわち、ロータ１２０は、第２の駆動部材１１５ｂに対応する位置（箇所）が第１の駆動部材１１５ａに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００５０】
反対に、図８（ｂ）に示すように、第４の駆動部材１１５ｄを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材１１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材１１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第１の駆動部材１１５ａを作動させたときは、ロータ１２０には、Ｙ軸上モーメントＭｙ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ２が、さらにＹ軸上モーメントＭｙ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ１が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図２に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起される。すなわち、ロータ１２０は、第１の駆動部材１１５ａに対応する位置（箇所）が第２の駆動部材１１５ｂに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００５１】
なお駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを作動させる入力波形は、図８に示すような矩形波（パルス波形）に代えて、例えば正弦波を用いることもできる。
【００５２】
この回転駆動装置１０１は、さらに、ステータ１１０に、ロータ１２０が回転している状態で回転速度を加速または減速させる加速／減速部材１１６を設けることが好ましい。
【００５３】
加速／減速部材１１６は、図９に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２６が有する磁荷（磁気）の極性（Ｎ極またはＳ極）と同じ極性の磁場と、逆の極性の磁場とを切り換えて発生可能な磁極（電磁石）１１７を備えて構成される。
【００５４】
すなわち、図９に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２６に磁石プレート１２７を貼り付けておく。例えば、ロータ１２０の上面側にＮ極の磁石プレート１２７Ｎ、ロータ１２０の下面側にＳ極の磁石プレート１２７Ｓを貼り付けておく。
【００５５】
ロータ１２０が回転しているとき磁石プレート１２７を貼り付けた領域１２６が通過する位置またはその付近に、加速／減速部材１１６の電磁石（磁極）１１７を配置する。例えば、図９に示すように、ロータ１２０の上面側に電磁石（磁極）１１７Ｕを配置し、ロータ１２０の下面側に電磁石（磁極）１１７Ｄを配置する。
【００５６】
そして、ロータ１２０の前記領域１２６が加速／減速部材１１６を通過する手前で、電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄに通電してＮ極またはＳ極の磁極を生起させる。また、ロータ１２０の前記領域１２６が加速／減速部材１１６を通過する瞬間に、電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄの通電を解除して消極させる。このような電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄのオン／オフのタイミングは、適宜のセンサを用いて的確に行う。
【００５７】
ロータ１２０の回転を加速させるときは、図９に示すように、電磁石１１７Ｕに通電してＳ極の磁極を生起させるとともに、電磁石１１７Ｄに通電してＮ極の磁極を生起させる。これにより、ロータ１２０の上面側の磁石プレート１２７Ｎ（Ｎ極）には、電磁石１１７Ｕの磁極（Ｓ極）から磁気的な吸引力が作用し、かつ、ロータ１２０の下面側の磁石プレート１２７Ｓ（Ｓ極）には、電磁石１１７Ｄの磁極（Ｎ極）から磁気的な吸引力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は加速される。
【００５８】
一方、ロータ１２０の回転を減速させるときは、図１０に示すように、電磁石１１７Ｕに通電してＮ極の磁極を生起させるとともに、電磁石１１７Ｄに通電してＳ極の磁極を生起させる。これにより、ロータ１２０の上面側の磁石プレート１２７Ｎ（Ｎ極）には、電磁石１１７Ｕの磁極（Ｎ極）から磁気的な斥力が作用し、かつ、ロータ１２０の下面側の磁石プレート１２７Ｓ（Ｓ極）には、電磁石１１７Ｄの磁極（Ｓ極）から磁気的な斥力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は減速される。
【００５９】
また、加速／減速部材１１６は、図１１に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２８が有する電荷の極性（＋極または−極）と同じ極性の電場と、逆の極性の電場とを切り換えて発生可能な電極部１１８を備えて構成することも可能である。
【００６０】
すなわち、図１１に示すように、ロータ１２０の一部の領域１２８に＋極または−極（例えば−極）を帯電させておく。
【００６１】
ロータ１２０が回転しているとき前記帯電領域１２８が通過する位置またはその付近に、加速／減速部材１１６の電極部１１８を配置する。例えば、図１１に示すように、ロータ１２０の上面側に電極部１１８Ｕを配置し、ロータ１２０の下面側に電極部１１８Ｄを配置する。そして、ロータ１２０の前記帯電領域１２８が加速／減速部材１１６を通過する手前で、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して＋極または−極の電極を生起させる。
【００６２】
ロータ１２０の回転を加速させるときは、図１１（ａ）に示すように、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して＋極の電極を生起させる。これにより、ロータ１２０の前記帯電領域１２８（−極）には、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄの電極（＋極）から電気的な吸引力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は加速される。
【００６３】
一方、ロータ１２０の回転を減速させるときは、図１１（ｂ）に示すように、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して−極の電極を生起させる。これにより、ロータ１２０の前記帯電領域１２８（−極）には、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄの電極（−極）から電気的な斥力が作用し、その結果、ロータ１２０の回転は減速される。
【００６４】
図１２は、この発明による回転駆動装置の第２の実施形態を示す概略的平面図、図１３は概略的縦断面図である。この回転駆動装置２０１は、図１、図２に示す回転駆動装置１０１とほぼ同様のものであるため、同様の部分には図１、図２で用いた符号に１００を加えた符号を付けて示し、重複する説明は省略する。
【００６５】
この回転駆動装置２０１は、ロータにリング形状のロータ２２０を用いたものである。すなわち、この回転駆動装置２０１は、円筒皿型のステータ２１０に液体２１２を張り、液体２１２の上に表面張力などを利用してロータ２２０を浮かべてある。そのためロータ２２０は、液体面（ＸＹ平面）上をロータ２２０の外径とステータ２１０の内径とのクリアランスの範囲内で自由に動くことができる。
【００６６】
この回転駆動装置２０１の場合も、図１、図２に示す回転駆動装置１０１と同様に、駆動部材２１５ａ〜２１５ｄを順番に作動させることで、ロータ２２０を回転駆動することができる。
【００６７】
この実施形態の場合も、第１の実施形態の加速／減速部材１１６と同様に、適宜の加速／減速部材を設けることが好ましい。
【００６８】
図１４は、この発明による回転駆動装置の第３の実施形態を示す概略的平面図、図１５は概略的縦断面図である。
【００６９】
この回転駆動装置３０１は、段付きの支柱３１１を有するステータ３１０と、同心円上に穴の開いた円盤型のロータ３２０を用いたものである。すなわち、この回転駆動装置３０１のロータ３２０は、ステータ３１０の支柱３１１の外径とロータ３２０の内径とのクリアランス分だけＸＹ平面上を自由に動くことができる。
【００７０】
ステータ３１０には、Ｘ軸とＹ軸の延長線上に４つの駆動部材３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄが設けてある。これらの駆動部材３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄは、ステータ１１０の中心を中心とする９０度の角度で配置されており、各駆動部材を作動させると、ロータ１２０を吸引もしくは反発することができる。
【００７１】
このような駆動部材３１５ａ〜３１５ｄを９０°の位相差で作動させることにより、ロータ３２０にＸ軸上モーメントＭｘ１及びＭｘ２とＹ軸上モーメントＭｙ１及びＭｙ２を交互に発生させ、ロータ３２０の回転軸ＺのまわりにモーメントＭｚを生起させ、このＺ軸まわりのモーメントＭｚにより、ロータ３２０はＺ軸を回転軸として回転する。
【００７２】
つぎに、図１６〜図２０を用いて、４つの駆動部材３１５ａ〜３１５ｄを順番に作動させることで、回転駆動装置３０１のロータ３２０が回転することについて説明する。ロータ３２０の内径とステータ３１０の支柱３１１の外径との摩擦係数が１であると仮定する。
【００７３】
まず、図１６に示すように、駆動部材３１５ａを作動させると、ロータ３２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ３２０に（１）という点があるとする。
【００７４】
つぎに、図１７に示すように、駆動部材３１５ｂを作動させると、ロータ３２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ３２０の内径がステータ３１０の支柱３１１の外径に沿って公転することで、図１６で（１）にあった点は、（２）の位置に移動する。
【００７５】
つぎに、図１８に示すように、駆動部材３１５ｃを作動させると、ロータ３２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ３２０の内径がステータ３１０の支柱３１１の外径に沿って公転することで、図１７で（２）にあった点は、（３）の位置に移動する。
【００７６】
つぎに、図１９に示すように、駆動部材３１５ｄを作動させると、ロータ３２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ３２０の内径がステータ３１０の支柱３１１の外径に沿って公転することで、図１８で（３）にあった点は、（４）の位置に移動する。
【００７７】
つぎに、図２０に示すように、駆動部材３１５ａを再び作動させると、ロータ３２０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、ロータ３２０の内径がステータ３１０の支柱３１１の外径に沿って公転することで、図１９で（４）にあった点は、（５）の位置に移動する。
【００７８】
つまり、駆動部材３１５ａ〜３１５ｄを順番に作動させてロータ３２０を１回転公転させると、
２π＊（ロータの内径）／（ステータの支柱の外径）−２π
の角度を自転することになる［単位はｒａｄ］。
【００７９】
すなわち、角運動保存の法則および摩擦により、ロータ３２０の自転が発生することが理解される。
【００８０】
なお、これらの点の位置（１）〜（５）は、便宜的に図示するものであり、駆動部材３１５ａ〜３１５ｄを順番に作動させたときの正確な位置を示すものではない。
【００８１】
このような駆動部材３１５ａ〜３１５ｄを作動させる入力波形は、図８に示すような矩形波（パルス波形）を用いることができる。ここで、図８も参照してロータ３２０の回転方向について説明する。
【００８２】
まず、図８（ａ）に示すように、第１の駆動部材３１５ａを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材３１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材３１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第４の駆動部材３１５ｄを作動させたときは、ロータ３２０には、Ｘ軸上モーメントＭｘ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ１が、さらにＸ軸上モーメントＭｘ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ２が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１５に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起される。すなわち、ロータ３２０は、第１の駆動部材３１５ａに対応する位置（箇所）が第２の駆動部材３１５ｂに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００８３】
反対に、図８（ｂ）に示すように、第４の駆動部材３１５ｄを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材３１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材３１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第１の駆動部材３１５ａを作動させたときは、ロータ３２０には、Ｙ軸上モーメントＭｙ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ２が、さらにＹ軸上モーメントＭｙ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ１が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１５に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起される。すなわち、ロータ３２０は、第２の駆動部材３１５ｂに対応する位置（箇所）が第１の駆動部材３１５ａに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００８４】
この実施形態の場合も、第１の実施形態の加速／減速部材１１６と同様に、適宜の加速／減速部材を設けることが好ましい。
【００８５】
以上のようなこの発明によれば、ロータと直交する軸上に駆動力発生部を２点以上有し、それぞれの駆動力を位相をずらして作動させることでロータを回転するという原理を利用することによって、軸芯コアを囲むようにしてマグネットを配置する必要がなくなる。すなわち、小型化が可能となり、例えば、薄型ハードディスクドライブのモータとして適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明による回転駆動装置の第１の実施形態を示す概略的平面図である。
【図２】図１の回転駆動装置の概略的縦断面図である。
【図３】図１の回転駆動装置において駆動部材１１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【図４】図１の回転駆動装置において駆動部材１１５ｂを作動させたときの概略的平面図である。
【図５】図１の回転駆動装置において駆動部材１１５ｃを作動させたときの概略的平面図である。
【図６】図１の回転駆動装置において駆動部材１１５ｄを作動させたときの概略的平面図である。
【図７】図１の回転駆動装置において再び駆動部材１１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【図８】図１の回転駆動装置の駆動部材に入力する入力波形の一例を示す波形図である。
【図９】図１の回転駆動装置の加速方法の一例を示す説明図である。
【図１０】図１の回転駆動装置の減速方法の一例を示す説明図である。
【図１１】図１の回転駆動装置の加速方法および減速方法の他の例を示す説明図である。
【図１２】この発明による回転駆動装置の第２の実施形態を示す概略的平面図である。
【図１３】図１２の回転駆動装置の概略的縦断面図である。
【図１４】この発明による回転駆動装置の第３の実施形態を示す概略的平面図である。
【図１５】図１４の回転駆動装置の概略的縦断面図である。
【図１６】図１４の回転駆動装置において駆動部材３１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【図１７】図１４の回転駆動装置において駆動部材３１５ｂを作動させたときの概略的平面図である。
【図１８】図１４の回転駆動装置において駆動部材３１５ｃを作動させたときの概略的平面図である。
【図１９】図１４の回転駆動装置において駆動部材３１５ｄを作動させたときの概略的平面図である。
【図２０】図１４の回転駆動装置において再び駆動部材３１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１，２０１，３０１  回転駆動装置
１１０，２１０，３１０  ステータ
３１１  支柱
２１２  液体
１１５ａ〜１１５ｄ，２１５ａ〜２１５ｄ，３１５ａ〜３１５ｄ  駆動部材
１２０，２２０，３２０  ロータ
１１６  加速／減速部材
１１７  電磁石
１１８  電極
１２７  磁気プレート
【図１】
2007124894.tif 000003
【図２】
2007124894.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007124894.tif 000008
【図７】
2007124894.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007124894.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2007124894.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2007124894.tif 000016
【図１５】
2007124894.tif 000017
【図１６】
2007124894.tif 000018
【図１７】
2007124894.tif 000019
【図１８】
2007124894.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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